[发明专利]一种燃料电池双极板结构在审
申请号: | 201710041665.0 | 申请日: | 2017-01-20 |
公开(公告)号: | CN106711472A | 公开(公告)日: | 2017-05-24 |
发明(设计)人: | 徐黎明;杨敏;侯俊波;赵金 | 申请(专利权)人: | 爱德曼氢能源装备有限公司 |
主分类号: | H01M8/0202 | 分类号: | H01M8/0202;H01M8/0258 |
代理公司: | 上海伯瑞杰知识产权代理有限公司31227 | 代理人: | 季申清 |
地址: | 314100 浙江省嘉*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 燃料电池 极板 结构 | ||
技术领域
本发明涉及燃料电池领域,特别是涉及到一种燃料电池双极板结构。
背景技术
燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,产生电流。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上不能“储电”而是一个“发电厂”,需要电极和电解质以及氧化还原反应才能发电。燃料电池是把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时,燃料和氧化剂由外部供给,进行反应,反应物不断输入,反应产物不断产生,燃料电池连续地发电。
燃料电池的优势在于,目前的科技手段中,尚没有一项能源生成技术能如燃料电池一样将诸多优点集合于一身。它只排放水,完全没有污染,可以广泛应用于固定式电站和移动式发电装置,如海陆空等交通、运输行业,特别是汽车,非常能发挥其优势,受到各国政府的重视、支持。
但是,燃料电池产业化导入阶段中,转化效率尚待进一步提高,使用寿命延长、降低成本等成为诸多迫切急需解决的问题。燃料电池的研发、生产集聚多学科、多领域的尖端技术,任何在转化效率、使用寿命和降低成本方面的改进,都具有很大的经济价值和社会效益。
发明内容
本发明的目的是要提供一种能够提高性能、延长使用寿命的燃料电池双极板结构。
本发明的目的是由如下方案来实现的:
一种燃料电池双极板结构,由燃料单极板、氧气单极板和位于两极板之间的膜电极构成电池单元,
所述电池单元的燃料单极板与膜电极的一侧形成燃料腔,所述燃料腔的两端分别是燃料入口和燃料出口,氧气单极板与膜电极的另一侧形成空气腔,所述空气腔的两端分别是空气入口和空气出口;
所述燃料入口的截面积大于燃料出口的截面积,所述空气入口的截面积大于或等于空气出口的截面积,
所述燃料入口的燃料导入量大于其反应当量。
进一步的,所述空气出、入口和燃料出、入口的截面积的改变采用改变出入口宽度的方式。
采用本发明所述结构的燃料电池,其燃料入口的截面积大于燃料出口的截面积,空气入口的截面积大于空气出口的截面积,同时增加燃料的导入量,使其导入量大于其反应当量,反应剩余的燃料会通过燃料出口循环使用,减小燃料电池气体进出口的压差,增加燃料腔内气体浓度的均匀性,增加燃料电池的性能,延长膜电极的寿命。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1.充分利用了膜电极催化剂,提高了燃料电池的发电效率。
2.平衡了燃料出口处附近的膜电极受到的两侧压力,提高了膜电极的使用寿命、进而提高了燃料电池的使用寿命,也即降低了燃料电池的成本。
附图说明
图1为燃料电池双极板的部分截面示意图;
图2为现有技术双极板的结构示意图;
图3为本发明双极板的结构示意图。
图4为本发明所述的电池单元的结构示意图。
图5为本发明所述的实施例1的压力梯度示意图。
图6为本发明所述的实施例2的压力梯度示意图。
图7为本发明一种实施方式的燃料入口和燃料出口的示意图。
图8为本发明一种实施方式的空气入口和空气出口的示意图。
图中:a1是燃料入口、a2燃料出口、a3是空气入口、a4是空气出口、c1是燃料单极板、c2是膜电极、c3是氧气单极板、b1是燃料入口、b2是燃料出口,b3是空气入口、b4是空气出口、d1是燃料腔、d2是空气腔。
具体实施方式
以下结合附图进一步详细说明本发明的结构。
参见图2,传统的燃料电池本体主要由燃料单极板c1、氧气单极板c3和膜电极c2组成,燃料和空气分别从燃料单极板的燃料入口a1和氧气单极板的空气入口a3流入,且分别流经膜电极的两侧,在膜电极催化剂的作用下,燃料分子中的氢原子失去电子,被氧化为氢质子,并穿过质子膜与空气中的氧分子进行反应,生成对应的氧化物。在上述反应过程中,氧气单极板和燃料单极板之间产生电压,负载与电池形成闭环后产生电流。
出于成本方面的考量,传统燃料电池使用时都会导入足量或过量的空气,根据空气中含有的氧气与燃料的反应当量,在该种情况下燃料在燃料出口a2处附近接近全部消耗,燃料单极板c1一侧给予膜电极的压力会降低,因此此处膜电极受到的氧气单极板c3一侧的压力和受到的燃料单极板c1一侧的压力差值会增大,膜电极会被逐渐压向燃料单极板一侧,从而影响该处的膜电极催化剂的催化作用,并影响燃料电池发电。
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